La migrazione cellulare, il processo attraverso il quale le cellule si spostano da una posizione all’altra, è essenziale per il corretto sviluppo e la vitalità degli organismi per tutta la vita. Quando le cellule non sono in grado di migrare correttamente nelle loro posizioni ordinate, possono verificarsi vari disturbi. Ad esempio, l’interruzione della migrazione cellulare causa malattie infiammatorie croniche come l’artrite.
Generalmente, la migrazione cellulare inizia quando una cellula, come un fibroblasto, risponde a un segnale chimico-polarizzante esterno. Di conseguenza, un’estremità si estende come una protrusione chiamata bordo anteriore, che si attacca ai substrati tramite composti adesivi secreti, nel suo microambiente. Il bordo finale, ovvero l’area che funge da parte posteriore della cella, aderisce anche ai substrati per ancorare la cellila. Dopo l’adesione, la cellula viene spinta verso la sua destinazione da una sequenza di contrazioni che vengono generate da strutture di motilità citoscheletriche. Quindi, l’attacco adesivo al bordo finale viene rilasciato. Questi passaggi vengono ripetuti ciclicamente fino a quando il fibroblasto raggiunge la sua destinazione.
C’è una diversità nei diversi tipi di molecole di segnalazione che avviano la migrazione cellulare. Essi illecito due tipi di risposte: chemiocinetiche e chemiotattiche. La chemocinesi si riferisce al movimento che si verifica quando le molecole di segnalazione stimolano simmetricamente o asimmetricamente la migrazione cellulare senza dettare la direzionalità del movimento risultante. La chemiotassi si riferisce a un movimento in cui un gradiente di molecole di segnalazione solubili (chemotattiche) o legate al substrato (aptotattico) determina la direzionalità del movimento cellulare.
I recettori delle membrana come i recettori accoppiati alle proteine G (GPCR) e i recettori della cinechina della tirosina recettore (RTK) rilevano molecole di segnalazione esterne e causano un accumulo di fosfatidilinositolo (3,4,5) trifosfato (PIP3)sul bordo anteriore. L’accumulo di PIP3 porta poi all’attivazione di piccole proteine simili alla famiglia di proteine Rho Ras chiamate Rac, Cdc42 e Rho. Rac e/o Cdc42 causano cambiamenti citoscheletrici come la polimerizzazione dell’actina sul bordo iniziale, mentre Rho provoca contrazioni actina-miosine sul bordo finale. Come risultato della polimerizzazione dell’atto, le sporche vengono generate sul bordo iniziale.
Actina serve come impalcatura fisica per sporche. Di conseguenza, la forma delle strutture di protrusione varia a seconda di come viene assemblata l’actina. Due tipi di protrusioni comunemente studiati sono lamellipodi e filipodi. I lamellipodi sono protrusioni larghe e simili a fogli che contengono una rete ramificata di filamenti sottili e corti di actina. Quando i lamellipodi si sollevano dal substrato e si spostano all’indietro, si verifica un movimento di arruffatura notevolmente distinto. Le protrusioni dei lamellipodi possono essere trovate in cellule come fibroblasti, cellule immunitarie e neuroni. I fiipodi sono protrusioni sottili simili a dita che emanano dalle membrane cellulari. Sono spesso osservati nelle cellule, come i neuroni, che lavorano in tandem con lamellipopodi a durante la migrazione.
